发动机无法启动故障分析与诊断流程的设计

黄志杰+谢军

摘 要：运用故障树分析法对发动机不能启动这一典型常见故障进行分析，绘制出发动机不能启动的故障树。根据故障树对该故障进行了定性分析和简单的定量分析。最后在定性与定量分析的基础上，制定出刚发动机不能启动的故障诊断流程。

关键词：发动机；故障树；诊断流程

0 引言

发动机无法启动是汽车常见易发的故障之一，该故障有多部位、多现象的特点，且引发原因较多，故障诊断较为困难。所以在对该故障进行诊断时，容易造成诊断过程耗时过长，影响维修生产效率。因此，优化设计故障诊断流程尤为重要。

发动机不能启动故障原因较为复杂，所以先运用故障树分析法对故障进行分析，找到可能产生故障的原因及其各个故障原因之间的逻辑关系，然后根据故障分析的结果，针对故障的部分及性质，合理设计优化诊断流程。按照上述思路，对丰田卡罗拉1.6LGL AT轿车发动机无法启动故障诊断流程进行了设计。

1 故障分析方法

汽车故障诊断分析的主要方法有因果图分析法和故障树分析法。

因果图分析法能较为全面地分析产生故障的各种原因并从中找出引起故障的主要因素。但是这种方法无法表示出故障现象与故障原因之间的定量关系，所以该方法一般只用做故障的定性分析[1]。

故障树分析法可以对故障进行定量和定性分析，是一种安全可靠、实用性较强的故障分析方法。

现代发动机融合了机械、电子和液压技术，结构复杂，所以造成其不能启动的故障涉及原因多，元件多，针对这一特点，本文采用故障树分析法进行故障分析。

2 发动机无法启动的故障树设计

2.1 故障树分析

故障树分析故障的基本步骤如图1所示：

下面运用故障树分析法对丰田卡罗拉1.6LGLAT轿车发动机无法启动故障进行分析。

2.2 创建发动机无法启动的故障树

引起发动机无法启动故障的原因很多，但是究其本质，都是发动机运行的諸多必要条件中某些条件未获满足所致。因此，在进行发动机无法启动故障分析的时候，应该根据发动机工作运行的原理，同时参考具体车型发动机的维修手册，分析出发动机启动所需的各个必要条件或者必要的系统，并从必要条件或者系统着手，逐步将故障原因分析清楚。

丰田卡罗拉1.6LGLAT轿车采用1ZR-FE电控发动机，本文根据发动机的运行机理及发动机燃烧做功的条件分析出此款发动机无法启动的故障原因，并建立发动机无法启动的故障树，如图2所示。

在这个故障树中，顶端事件T为本文研究的故障现象——发动机无法启动。中间事件有两层，第一层中间事件M1与第二层中间事件M2，X为底端事件。该故障树的顶端事件，所有的中间事件以及底端事件见表1。

2.3 故障树的定性分析

故障树定性分析的的目的是弄清系统出现某种故障（顶端事件）有多少可能，即对故障树进行定量分析，发现系统的最薄弱环节[2]。

以图2所示发动机无法启动故障树为例，求相应故障树的割集和最小割集。表2给出了具体的分析过程。

由表2依逻辑关系分析，图2故障树共有43个最小割集：X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，X9，X10，X11，X12，X13，X14，X15，X16，X17，X18，X19，X20，X21，X22，X23，X24，X25，X26，X27，X28，X29，X30，X31，X32，X33，X34，X35，X36，X37，X38，X39，X40，X41，X42，X43，最小割集均为一阶割集，其中底端事件X15，X16，X18在故障树中出现两次，底端事件X19在故障树中出现3次。若假设每个底端事件发生的概率相同，则底端事件在阶数相同的割集中出现的次数越多，重要性也越大。因此，X19是引起顶端时间发生的重要因素，该事件可以导致喷油器不喷油，没有高压点火，混合气过稀等等一系列故障。但是根据维修经验，底端事件X19发生概率很小，所以在实际检测维修中ECM不作为优先检测的元件。此外，X15，X16，X18在故障树中出现两次，说明这三个底端事件相对与其他仅出现一次的底端事件来说，是导致顶端事件发生的重要因素，在设计故障诊断流程应把他们放到优先检测的步骤进行。

2.4 故障树的定量分析

假定图2故障树底端事件的概率已知，则根据表1中的结构函数计算顶端事件发生的概率。设底端事件X1，X2，X3，…，X41，X42，X43对应的概率为P1，P2，P3，…，P41，P42，P43，则顶端事件发生的概率为：

P（T）=P1+P2+P3+…P15×2+P16+P17+P18+P19+…+P41+P42+P43

则第一层各个中间事件的发生概率为：

P（M1）= P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10

P（M2）=P11+P12+P13+P14+P15+P16+P17+P18+P19+P20+P21

P（M3）= P15+P16+P17+P18+P19+P22+P23+P24+P25

P（M4）= P26+P27+P28+P29+P30+P31+P32+P33+P34

P（M5）= P35+P36+P37+P38+P39

P（M6）= P19+P40+P41+P42+P43

由于在从各种维修资料中很难得到各低端事件发生的具体概率数值，因此，维修人员只有从维修手册对于故障排除的流程以及实际经验的积累来设计诊断流程，但从对各中间事件的定量分析可以看出，引起燃油系统故障、起动机故障、点火系统等中间事件的因素较多。因此在设计诊断流程的时候，也可以作为优先考虑的因素。

3 发动机无法启动诊断流程设计

3.1 汽车故障诊断的基本思路

汽车诊断的基本思路是从客户的故障描述入手，进过试车验证，分析确定诊断思路，最后经过测试故障点是否成立逐一排除，直至排除故障。

3.2 客户故障描述

这是故障诊断的一个重要环节，根据客户的描述可以尽量减少故障诊断过程，直接找到故障部位。

3.3 故障诊断流程图

由于引起发动机不能启动的故障点很多，无法将各元件的测试在一张图上写详细，只能是通过诊断流程图代表测试的基本思路，见图3。

（1）启动前的基本检测，是在启动发动机，读取发动机DTC和定格数据所作的基本检测，包括检测蓄电池的电压和容量，目视检查进气管道、空气滤清器、端子松动、连接器松动的检查，以及观察发动机故障指示灯是否正常点亮。例如检查发动机故障指示灯得点亮情况，如果发动机故障指示灯不亮，可能是ECM电源故障，ECM 5V输出电压对地短路，此时无法转动发动机和读取DTC，则需要先排除发动机故障指示灯不亮的故障。

（2）读取发动机DTC，针对丰田卡罗拉1.6L GL AT轿车发动机无法启动故障，使用丰田专业诊断仪IT–2读取DTC，能够引起发动机无法启动的故障码主要是曲轴位置传感器线路、喷油器电路、点火器电路引起的，故障率较小且维修手册对于故障码的维修诊断过程有详细的说明，可参考维修手册，在图3中就不再赘述[3]。

（3）诊断流程图的主干是根据可能发生的中间事件的概率进行逐一排除的，依次是启动电路故障，燃油系统故障，点火故障，汽缸压力和气门正时，最后是空气流量计损坏（无故障码）或堵塞的情况。

4 结束语

利用故障树分析法对汽油发动机无法启动的原因进行分析，有助于我们掌握故障发生的规律，为维修技术排除故障或者针对故障采取预防措施提供了全面可靠的信息。此外，根据故障树分析的结果还可以进一步优化故障诊断流程，提高故障诊断的效率。